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ES2291493T3 - Proceso de hidrolisis de las proteinas de la leche. - Google Patents

Proceso de hidrolisis de las proteinas de la leche. Download PDF

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ES2291493T3
ES2291493T3 ES02760254T ES02760254T ES2291493T3 ES 2291493 T3 ES2291493 T3 ES 2291493T3 ES 02760254 T ES02760254 T ES 02760254T ES 02760254 T ES02760254 T ES 02760254T ES 2291493 T3 ES2291493 T3 ES 2291493T3
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ES
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protein
casein
composition
hydrolyzed
milk
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Luppo Edens
De Andre Leonardus Roos
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DSM IP Assets BV
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Abstract

Una composición que comprende proteína de caseína hidrolizada y proteína del suero de la leche en una proporción de desde 9:1 a 1:1 en peso seco, la cual es un líquido claro a pH 4 cuando está disuelta o presente en agua en una cantidad de 40 g/litro a 10°C, teniendo una absorción óptica por debajo de 1.00 medida a 480 nanómetros y usando una celda de vidrio de 1 cm contra un sobrenadante de la misma composición a 10°C y pH4 que ha sido obtenido después de la centrifugación a 20.000 g durante 20 minutos.

Description

Proceso de hidrólisis de las proteínas de la leche.
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con composiciones que comprenden caseína de la leche hidrolizada y preferiblemente proteína del suero de la leche no hidrolizada y en particular con nuevos procesos para la producción de hidrolizados que comprenden caseína hidrolizada y preferiblemente proteína del suero de la leche no hidrolizada. Como resultado, tales hidrolizados pueden ser usados en la fabricación de bebidas tales como bebidas para deportistas y bebidas no alcohólicas, productos dietéticos, productos alimenticios varios y para la nutrición infantil o productos fermentados.
Antecedentes de la invención
La fracción de proteína de la leche bovina está asociada con la salud. Las propiedades que promueven la salud residen no solamente en los aspectos nutricionales de esta fracción de proteína sino también en los diversos factores presentes que promueven la salud. Las proteínas de la leche consisten de aproximadamente 80% de caseína. La proteína remanente se explica por una variedad de proteínas del suero de la leche. La fracción de caseína es la fuente principal de amino ácidos, calcio y fosfato todos requeridos para el crecimiento del animal joven. La fracción de proteína del suero de la leche es también una fuente de amino ácidos y en adición contiene muchas proteínas promotoras de la salud bioactivas y putativas tales como inmunoglobulinas, proteína de enlace folato, lactoferina, lactoperoxidasa y lisozima. Es también conocido que al metabolizar la caseína y las fracciones de la proteína del suero de la leche se forman un número de nuevos péptidos bioactivos. Ejemplos de tales péptidos bioactivos nuevamente formados incluyen casomorfinas, casoquininas, inmunoglobulinas, inmunopéptidos, caseínafosfopéptidos, lactifinas y lactoferricina. Por lo tanto, el uso de la caseína y de la proteína del suero de la leche en la combinación en la cual las mismas se encuentran de manera natural en la leche ofrecen beneficios de salud y nutricionales significativos. Más recientemente se encontró que los hidrolizados industrialmente preparados de las proteínas de la leche contienen péptidos bioactivos nuevamente formados y notablemente inhibidores de la ACE para evitar la hipertensión.
La apariencia blanca de la leche es provocada por la dispersión de la luz por los glóbulos grasos y los micelos de caseína. La leche desnatada, es decir la leche a la que le ha sido eliminada la grasa, es todavía blanca debido a los micelos de caseína. La fracción de proteína del suero de la leche, es decir la leche después de eliminar la grasa y la fracción de caseína, es una solución de proteína clara pero amarillenta la cual es rica en varias proteínas, péptidos, lactosa, minerales y vitaminas. Todos estos constituyentes son completamente solubles incluso bajo condiciones ácidas. Sin embargo la disolución de las proteínas del suero de la leche puede producir soluciones turbias como resultado de la desnaturalización parcial durante el secado por rociado. La hidrólisis enzimática parcial puede mejorar las características de la disolución de alguna de estas proteínas del suero de la leche desnaturalizadas secadas por rociado. Una hidrólisis enzimática más exhaustiva de las proteínas del suero de la leche mejora además su solubilidad pero también conduce a un modesto incremento de la amargura y de los niveles de amino ácidos libres presentes. El objetivo usual de una hidrólisis enzimática más exhaustiva de las proteínas del suero de la leche es lograr una reducción de la alergenicidad y una tolerancia intestinal mejorada. Especialmente el aspecto de la alergenicidad reducida es comercialmente importante. Por ejemplo en diferentes países de Europa del Norte la intolerancia a la leche de vaca ha sido diagnosticada en casi el 3% de las población general de infantes en los primeros dos años de vida. Las beta-lactoglobulinas pertenecen, junto con la caseína a los mayores alergenos en la leche bovina. Los adultos raramente muestran alergias a la leche bovina y los productos especializados para este grupo pueden ser ajustados para ser fácilmente asimilables, proporcionar un buen sabor y mostrar buena estabilidad al almacenamiento, especialmente bajo condiciones ácidas. Por lo tanto no es sorprendente que exista considerable literatura con relación a la digestión enzimática exhaustiva de los hidrolizados del suero de la leche dirigida a aplicaciones clínicas, dietéticas y deportivas así como la nutrición infantil.
En contraste con el suero de la leche, la caseína es rica en amino ácidos hidrofóbicos de manera que sus hidrolizados son notoriamente amargos y tienden a tener mal sabor rancio y caldoso. Debido a su extrema amargura las caseínas enzimáticamente hidrolizadas encuentran solamente aplicación limitada. Además su alto contenido de amino ácidos hidrofóbicos hacen a los péptidos derivados de la caseína difíciles de disolver, especialmente bajo condiciones ácidas.
Los procesos para la preparación de hidrolizados parciales de la caseína descritos en la literatura generalmente incluyen hidrólisis de múltiples pasos con un poco de endoproteasas seguido de la incubación con una o más exoproteasas. Las combinaciones de varias endoproteasas son comúnmente usadas para obtener el alto Grado de Hidrólisis (alto DH) requerido para minimizar las posibles reacciones alérgicas y mejorar la solubilidad. La subsiguiente incubación con exoproteasas libera los residuos de amino ácidos amino- o carboxi- terminales para minimizar los sabores amargos. Sin embargo, la liberación de los amino ácidos libres implica pérdidas en el rendimiento y una disminución del valor nutricional. Debido a los altos niveles de amino ácidos libres puede también resultar en mal sabor caldoso y valores osmóticos incrementados del hidrolizado final, son práctica común realizar pasos adicionales de procesamiento para eliminar los amino ácidos libres, y los péptidos fuertemente hidrofóbicos que explican el sabor amargo.
La solicitud de patente EP 0 610 411 describe hidrolizados de caseína completamente solubles de buenas cualidades organolépticas con péptidos de bajo peso molecular y un valor de DH en el orden de magnitud de 15 a 35%.
La solicitud de patente WO 96/13174 describe un método para la producción de un hidrolizado de proteína de leche caracterizado por una reacción de hidrólisis que incluye cualquier proteasa neutral o alcalina a partir del Bacillus en combinación con un complejo de la enzima Asperigillus comprendiendo endo- y exopeptidasas y un grado de hidrólisis entre 35% y 55%.
La solicitud de patente EP 334 303 describe un método para la producción de un hidrolizado de proteína que muestra baja amargura y un bajo valor de DH usando una aminopeptidasa.
La solicitud de patente EP 223 560 describe un método para la producción de proteína de la leche por medio de una hidrólisis de la enzima secuencial.
La solicitud de patente EP 0 631 731 describe una hidrólisis parcial de una mezcla de proteína que comprende caseína y proteína del suero de la leche donde el hidrolizado tiene un grado de hidrólisis entre 4 y 10% y se obtiene un hidrolizado de poca amargura usando una combinación de tripsina y quimotripsina.
La Patente US 4,600,588 describe un hidrolizado de la proteína de la leche que consiste de caseína precipitada con ácido que ha sido tratada con una proteasa de hongo ácida a.o.
La solicitud de patente JP11243866 describe un hidrolizado de caseína útil en bebidas y alimentos la cual es insabora e inodora y tiene un grado de hidrólisis de 17 a 30%.
La Patente US-A-5405756 se relaciona con un producto alimenticio transparente soluble en ácido. La leche o la leche desnatada son usadas como material de partida para producir un producto de caseína fosfopeptidasa (CPP).
La solicitud de patente EP-A-1062873 se relaciona con hidrolizados de proteína de la leche que tienen un bajo grado de hidrólisis y péptidos/proteínas relativamente de alto peso molecular.
La solicitud de patente WO-402045523 se relaciona con la producción de hidrolizados usando una endoproteasa específica para la prolina. Este documento es solamente publicado después de la fecha de prioridad de la presente solicitud.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona una composición de proteínas que comprende la proteína de caseína hidrolizada y la proteína del suero de la leche en una proporción de 9:1 a 1:1 en peso seco. Preferiblemente la proteína del suero de la leche no está hidrolizada. La composición de proteínas es un líquido claro a pH 4 cuando la proteína de caseína hidrolizada y la proteína del suero de la leche están disueltas o presentes en agua en una cantidad de 40 g de proteína (peso seco)/litros a 10ºC.
En caso de que la composición de proteína comprenda menos de 40 g de proteína (peso seco)/litro, esta composición es aún un líquido claro a 10 grados C cuando es concentrada para un líquido de 40 g de proteína (peso seco)/litro.
La presente invención también proporciona un método de producción de una composición que comprende proteína de caseína y proteína del suero de la leche, donde al menos la fracción de caseína es hidrolizada.
La presente invención también proporciona un producto que comprende una composición de la invención, por ejemplo una bebida tal como una bebida para deportistas o bebida no alcohólica o una bebida saludable o un alimento dietético tal como un producto para personas ancianas o delgadas o una formula infantil tal como un producto de seguimiento o de término. Además puede ser un producto fermentado o puede ser incorporada en diferentes productos de cuidado personal.
Descripción detallada de la invención
El producto de acuerdo a la invención preferiblemente comprende proteína del suero de la leche y caseína en una proporción como está presente en la leche bobina. Para tomar ventaja de los péptidos bioactivos y de las proteínas presentes, preferiblemente la hidrólisis enzimática de la proteína del suero de la leche debe ser mínima. La hidrólisis enzimática de las caseínas debe ser con mucho suficiente para garantizar un alto rendimiento de la proteína en un producto claro bajo condiciones ácidas. Por lo tanto la proteína de caseína es hidrolizada mediante una cantidad suficiente de enzimas por un período de tiempo suficiente para convertirse en una proteína casi completamente hidrolizada. Casi completamente hidrolizada implica que solamente un por ciento bajo del caseinato no es completamente soluble y puede provocar alguna turbidez en el hidrolizado final. De manera similar la fracción del suero de la leche puede contener algún material insoluble residual tal como trazas de caseínas. Para eliminar este material insoluble de la mezcla del hidrolizado de caseína y de suero de leche, tanto una centrifugación a baja velocidad (por ejemplo a 2000-5000 g) o una simple sedimentación seguida por la decantación proporciona pasos de procesamiento industrialmente aceptables para obtener un producto claro. Debe ser entendido que la leche de vaca regular no puede ser clarificada usando la centrifugación a baja velocidad o el paso sedimentación/decantación. Después del mezclado las proteínas de caseína hidrolizadas con las proteínas del suero de la leche y preferiblemente una centrifugación a baja velocidad, el producto resultante produce un líquido claro a pH 4 cuando es disuelto o presente en agua en una cantidad de 40 g de proteína (peso seco) por litro. En general la hidrólisis tiene lugar a pH desde 3.5 a 9 y a una temperatura desde 40 a 80ºC.
Preferiblemente el hidrolizado de proteína tiene una proporción suero de la leche a caseína tal y como está presente en la leche bobina, y es claro bajo condiciones ácidas. Preferiblemente el hidrolizado tiene un sabor neutral o suave mejorado y una buena estabilidad al almacenamiento.
Una composición líquida es "clara" si a 10ºC y pH 4 su absorción óptica medida a 480 nanómetros y usando una celda de vidrio de 1cm está por debajo de 1.00, preferiblemente por debajo de 0.50, si se mide contra un sobrenadante de la misma composición a 10ºC y pH 4 que ha sido obtenido después de la centrifugación a 20,000 g durante 20 minutos.
La presente invención proporciona una mezcla de hidrolizados de proteínas de la leche, preferiblemente hidrolizado de caseína y suero de la leche, en proporciones de caseína a suero de la leche de 9:1 a 1:1 peso seco, preferiblemente en una proporción como la que está presente en la leche bobina. Además la presente invención proporciona un método de producción de tales mezclas y bebidas nutricionales derivadas de las mismas. El hidrolizado de proteína puede también ser usado en fórmulas infantiles, alimentos dietéticos, fármaco-nutrientes, helados, aderezos, productos fermentados, yogures, y productos de cuidado personal. En general la composición de acuerdo a la invención tiene una alergenicidad fuertemente reducida comparada con la leche bobina. En general la composición de acuerdo a la invención tiene un sabor neutral o suave y una solubilidad mejorada y transparencia bajo condiciones ácidas y puede ser usada como base para otras bebidas tales como bebidas para deportistas o bebidas no alcohólicas o bebidas saludables o productos fermentados. Por el término sabor suave se entiende un nivel menos amargo que es similar o inferior a un nivel de 5 mg/litro de sulfato de quinina disuelto en agua destilada y degustado a una temperatura de 14ºC.
Para mejorar adicionalmente los beneficios para la salud del producto de la presente invención, la composición de la proteína puede ser combinada con concentrados de vitamina, frutas o fracciones de frutas para elevar el contenido de vitaminas y fibras del producto final e incluso fracciones de hidrolizado para elevar el nivel de los péptidos bioactivos. Además el producto de la invención puede ser fermentado con una variedad de cultivos microbianos para mejorar el sabor, para mejorar los beneficios para la salud o aumentar la viscosidad del producto final. Idealmente la fermentación es llevada a cabo simultáneamente con la incubación de la endoproteasa específica para la prolina a temperatura entre 40 y 50 grados C. Si el cultivo de partida usado genera una alta viscosidad, entonces la fermentación es llevada a cabo mejor después del paso de centrifugación a baja velocidad. A continuación de la inoculación con un cultivo de partida apropiado o una combinación de varios cultivos de partida, la mezcla completa es fermentada hasta que el pH ácido requerido es alcanzado y entonces enfriado a 10-20 grados C. La base fermentada así producida puede ser homogenizada o diluida con agua o jugo, enfriada hasta 4 grados C y llenada en los contenedores de venta al por menor requeridos, es decir con o sin un paso de pasteurización o de esterilización. Para ganar una amplia aceptación entre los consumidores con necesidades no médicas, una impresión apetitosa así como un cierto aspecto físico-químico tal como la solubilidad bajo condiciones ácidas son de importancia capital. Una apariencia clara y no blanca es de importancia extra así como la ausencia de olores y de aromas tales como el diacetil los cuales están usualmente asociados con los productos lácteos. Por lo tanto la presente invención proporciona un método para producir un líquido claro bajo condiciones ácidas con baja alergenicidad comparado con la leche bobina y teniendo las propiedades de promover la salud y el efecto nutricional de la leche, que puede ser usado en aplicaciones alimenticias tales como bebidas, incluyendo bebidas carbonatadas, productos fermentados y productos alimenticios.
El método de producción de hidrolizados de acuerdo a la invención puede ser llevado a cabo usando leche desnatada, polvos de leche desnatada, concentrados de proteínas de la leche, mezclas de la proteína del suero de la leche y caseína en proporciones preferidas o fracciones de proteína del suero de la leche aisladas y fracciones de caseína aisladas que son luego mezclados para obtener las proporciones preferidas, como materiales de partida o pueden ser mezclados después que (parte de) las fracciones son hidrolizadas o pueden ser mezcladas durante la hidrólisis.
Las proteínas del suero de la leche pueden extraerse del líquido del suero de la leche obtenido de la fabricación del queso, preferiblemente un suero dulce de la leche tal como aquel que resulta de la coagulación de la caseína por un cuajo animal o microbiano que es adicionalmente purificado de las caseínas contaminantes, por ejemplo por acidificación seguido de la centrifugación. Preferiblemente las versiones no secadas por rociado, concentradas de este producto del suero de la leche son usadas. Opcionalmente los polvos de proteína del suero de la leche comercialmente disponibles pueden ser usados tal como BiPRO (Davisco Foods International), PROXIME 660 o HIPROTAL 875 o DOMOVICTUS 535 (BDI, Holanda) o más preferiblemente su equivalente no secado por rociado. Opcionalmente el suero de la leche usado puede haber sido sometido a enzimas no-proteolíticas tales como lactasa para convertir la lactosa presente en la glucosa y galactosa. Opcionalmente el material del suero de la leche puede haber sido desmineralizado.
La presente invención preferiblemente considera ninguna o solamente una muy limitada hidrólisis de la fracción de la proteína del suero de la leche. Adicionalmente, la presente invención considera un hidrolizado en el cual la fracción del suero de la leche y la fracción de caseína son hidrolizadas como ocurriría durante la hidrólisis de por ejemplo la leche desnatada o de los polvos de leche desnatada. La leche desnatada es la leche que es desgrasada y que contiene así preferiblemente menos de 1 g/litro de grasa, preferiblemente menos de 0.8 g/litro de grasa. En el producto de acuerdo a la invención el uso de leche desnatada o polvo de leche desnatada como material de partida, la fracción del péptido con un peso molecular por debajo de 1500 Daltons típicamente representa más del 85% en peso de la proteína presente en la composición de la invención mientras que la fracción del péptido por debajo de 5000 Daltons típicamente representa más del 95% en peso de la proteína presente en la composición de la invención. Por lo tanto, los productos de acuerdo a la invención preferiblemente exhibirán una alergenicidad marcadamente reducida comparado con la proteína de partida. La invención también considera los hidrolizados con valores osmóticos disminuidos tal como puede ser obtenido después de la nanofiltración, intercambio iónico o electro diálisis.
La transparencia y la solubilidad en ácido de la fracción de caseína pueden ser obtenidas hidrolizando enzimáticamente los micelos de caseína para los péptidos más pequeños. La fuente de caseína puede ser caseína rennet, caseína ácida o caseinato de sodio, calcio o potasio. Para el proceso de esta invención, las proteínas son diluidas o reconstituidas en una solución que contiene desde 10 a 150 gramos de proteína por litro (1 - 15% p/p), preferiblemente desde 20 a 60 gramos de proteína por litro.
El método de producir los hidrolizados es indicado en las reivindicaciones anexas.
Para obtener hidrolizados parciales las proteínas son primero sometidas a una endoproteasa con un pH óptimo entre 4 y 10 y una preferencia por las proteínas de ruptura en el lado carboxiterminal de los residuos de amino ácidos hidrofóbicos voluminosos. Preferiblemente la endoproteasa está libre de exoproteasa.
Endoproteasas preferidas con tales características son subtilisina (EC3.4.24.4 o Pescalase suministrada por DSM Food Specialities, Seclin, Francia o Alcalase suministrada por NOVO, Bagsvaerd, Dinamarca), termolisin (EC3.4.24.4 o Thermoase suministrada por Daiwa Kasei, Osaka, Japón), proteasa metalo neutral (EC3.4.24.28 o Brewers Protease 2000 suministrada por DSM Food Specialities, Seclin, Francia o Neutrasa suministrada por NOVO) o quimotripsina (EC3.4.21.1). Otra endoproteasa preferida es una endoproteasa específica para la prolina. Una endoproteasa específica para la prolina puede implicar una ruptura preferencial tanto en el lado aminoterminal como el carboxiterminal de la prolina. Las endoproteasas capaces de romper en el lado aminoterminal de la prolina son conocidas (Nature, Vol 391, 15 Enero 15, pp301-304, 1998): Endoproteasas con una preferencia por la ruptura en el terminal carboxilo de la prolina son también conocidos (EC3.4.21.26). El último tipo de endoproteasa específica para la prolina es preferiblemente obtenido a partir de cepas recombinantes superproductoras de grado comestible tales como Aspergillus. Un ejemplo de un productor apropiado de esta enzima ha sido descrito en la Solicitud de patente de EP co-pendiente número PCT/EP01/14480. Ya que esta endoproteasa específica para la prolina puede solamente hidrolizar los enlaces peptídicos incluyendo los residuos de prolina, esta enzima es ventajosamente combinada con una de las endoproteasas preferidas para hidrolizar la proteína combinada del suero de la leche y la caseína o las fracciones aisladas. Una ventaja importante de usar una endoproteasa específica para la prolina es que la misma es capaz de romper los epítopos alergénicos mayores en caseínas y proteínas del suero de la leche. Por ejemplo, la caseína es muy rica en residuos de prolina y así puede ser frecuentemente cortada por la endoproteasa específica para la prolina. Los tres epítopos alergénicos mayores de la beta-lactoglobulina (fragmentos 41-60, 102-124 y 149-162; Clinical and Experimerital Allergy, 1999, Vol 29, pp1055-1063) todos contienen un residuo de prolina central de manera que la incubación con la endoproteasa es probable para reducir el reconocimiento por el IgE humano relevante minimizando la alergenicidad del producto final. Una realización preferida del proceso de acuerdo a la invención es que la fracción de caseína o ambas, la fracción del suero de la leche y la fracción de caseína, son sometidas a hidrólisis incluyendo dicha combinación de enzimas.
Otra realización preferida del proceso de acuerdo a la invención es que la hidrólisis enzimática de la fracción del suero de la leche, la fracción de caseína o la fracción de proteína, como están presentes en la leche entera, es hidrolizada con el uso de endoproteasas solamente es decir, sin el uso de ninguna exoproteasa.
La hidrólisis puede ser llevada a cabo bajo condiciones de pH constante o de pH no controlado. Preferiblemente la hidrólisis es llevada a cabo en dos pasos, en primer lugar las proteínas son incubadas bajo condiciones alcalinas o neutrales con una endoproteasa con una preferencia por las proteínas de ruptura en el lado carboxiterminal de los residuos amino ácidos, hidrofóbicos voluminosos. Durante esta hidrólisis el pH cae a valores ácidos (es decir por debajo de pH 7) y solamente entonces la segunda endoproteasa es adicionada, preferiblemente una endoproteasa específica para la prolina, más preferiblemente una endoproteasa específica para la prolina obtenida a partir de Aspergillus.
La cantidad de enzima requerida para lograr este grado de hidrólisis deseado depende de la enzima usada. Sin embargo, la dosificación de la enzima y las condiciones de incubación son optimizadas de tal manera que la mayor parte de la fracción de proteína caseína es disuelta en la fase acuosa de la reacción después de períodos de incubación de típicamente 6 a 20 horas. Por la mayor parte se entiende que bajo pH 4, menos del 20%, preferiblemente menos del 10%, más preferiblemente menos del 5% de la proteína presente en la fracción de caseína puede ser precipitada por centrifugación durante 10 minutos a 2000 g.
Una eliminación de la amargura adicional del hidrolizado resultante de la incubación con las endoproteasas puede ser beneficioso. La eliminación de la amargura adicional es preferiblemente llevada a cabo por incubación simultánea o subsiguiente con una preparación de exoproteasa que está preferiblemente libre de actividad endoproteolítica. Si la incubación es llevada a cabo subsiguientemente a la incubación con la endoproteasa, puede ser necesario el ajuste de pH con ácido clorhídrico; la inactivación de la endoproteasa no es usualmente requerida. La eliminación de la amargura puede también ser llevada a cabo bajo condiciones ligeramente ácidas o neutrales con una aminopeptidasa apropiada que exhibe una preferencia por eliminar los residuos de amino ácidos hidrofóbicos amino terminales tales como por ejemplo Accellerzyme (DSM Food Specialities; Delft, Holanda) o Corrolase LAP (Röhm Darmstadt, Germany) o APII del Bacilos estearotermófilo y aislado como es descrito por Stoll y otros (BBA 438(1976) 212-220). Alternativamente la eliminación de la amargura puede ser llevada a cabo bajo condiciones ligeramente ácidas con una carboxipeptidasa apropiada la cual exhibe preferencia por eliminar los residuos de amino ácidos hidrofóbicos carboxiterminales tales como CPDI (PepG) de Aspergillus (Dal Degan y otros, Appl. Environ Microbial, 58(7)2144-2152). Opcionalmente una combinación de los dos tipos de endoproteasas puede ser usada bajo condiciones ligeramente ácidas. Las temperaturas de incubación preferidas para las endoproteasas así como para las exoproteasas son 40ºC o mayores, preferiblemente 50ºC a 80ºC.
Independientemente de las condiciones de la hidrólisis, el hidrolizado final es preferiblemente sometido a un paso adicional de inactivación de la enzima. El paso adicional de inactivación de la enzima puede ser un tratamiento con calor el cual comprende calentar a una temperatura de al menos 85ºC durante al menos 10 minutos. Si se usan temperaturas más altas o valores de pH extremos, períodos más cortos pueden ser factibles. Tal tratamiento con calor es preferiblemente llevado a cabo a un valor de pH ácido, preferiblemente entre 3 y 7. Para eliminar cualquier material no solubilizado del producto final, la decantación o centrifugación a baja velocidad a por ejemplo 2000-4000 g como pueden ser llevadas a cabo a escala industrial es preferida. Opcionalmente el hidrolizado puede ser filtrado usando un ultra-filtro, un microfiltro, tierra diatomácea, filtros de fibra de vidrio o usando filtración de flujo cruzado. La inactivación completa de la enzima puede ser confirmada por una prueba de gelatina coloreada. Opcionalmente el hidrolizado final filtrado puede ser tratado con carbón activado o con nanofiltración, intercambio iónico o electro diálisis para eliminar el exceso de sales. El hidrolizado filtrado puede ser pasteurizado o esterilizado y, si es requerido, concentrado adicionalmente por técnicas de secado tales como la evaporación, nanofiltración, secado por rociado, secado en lecho fluidizado o una combinación de las mismas. Preferiblemente el producto obtenido está en forma granular.
Ventajosamente la proporción de caseína y de proteína del suero de la leche está sustancialmente presente como en la leche bobina. La proteína del suero de la leche es preferiblemente proteína no-hidrolizada.
Ventajosamente la caseína o la proteína del suero de la leche o una combinación de los dos son hidrolizadas usando endoproteasas solamente es decir sin el uso de una exoproteasa.
Preferiblemente la mezcla de proteína final comprende desde 10 a 50% de la proteína del suero de la leche y desde 90 a 50% de caseína. Más preferiblemente la mezcla de proteína comprende desde 20 a 40% de la proteína del suero de la leche y desde 80 a 60% de caseína. Los porcentajes de la caseína y la proteína del suero de la leche son ambos expresados en base a peso seco.
En una realización preferida de la invención el caseinato es hidrolizado con una endoproteasa preferida y luego sometido a la incubación con una endoproteasa específica para la prolina. Como tal o preferiblemente después de la centrifugación, el hidrolizado de caseína es concentrado y secado. El producto secado puede ser re-disuelto en suero de leche no hidrolizado para obtener una concentración de proteína y una proporción de proteína deseada luego, si es requerido, centrifugado o filtrado y pasteurizado o esterilizado para obtener el producto de acuerdo a la invención. Alternativamente el hidrolizado de caseína concentrado es mezclado con la proteína del suero de la lecho no hidrolizada concentrada, para alcanzar la concentración de proteína y la proporción de proteína deseadas y luego opcionalmente centrifugado o filtrado y opcionalmente pasteurizado o esterilizado para obtener el producto de acuerdo a la invención.
Obviamente el producto puede ser sometido a tratamientos adicionales de la enzima tales como lactasas o fermentado con diferentes tipos de cultivos de partida combinados con todo tipo de ingredientes tales como concentrados de frutas, sabores, colorantes, alcohol, dióxido de carbono, espesantes, acidulantes, antioxidantes, hierbas o extractos de hierbas, compuestos promotores de la salud como vitaminas o pro-vitaminas o péptidos bioactivos o carbohidratos o amino ácidos para formular un producto el cual está en línea con las necesidades del mercado.
En una aplicación final en la cual el valor de pH es en general mayor que 3, preferiblemente mayor que 3.5 y la concentración de proteína total es menor que 5% p/p preferiblemente menor que 3,6% p/p, la absorción óptica de la solución (comprendiendo 40 g/l de proteína) medido a una longitud de onda de 480 nm es menor que 1.000, preferiblemente menor que 0,50 medido contra el sobrenadante de la solución, que ha sido obtenido después de una centrifugación a 20,000 g durante 20 minutos, usando una celda de vidrio de 1 cm a 10ºC y pH 4.
Ejemplo 1
Hidrólisis de caseína usando endoproteasa específica para la prolina
La incubación de 1 gramo de termosilin por kg de un polvo de caseinato de sodio, en una solución/suspensión conteniendo 60 gramos de caseinato de sodio (Miprodan 30 suministrado por MD Foods, Viby, Dinamarca) por litro a pH 6.7 bajo condiciones de pH constante después de 3 horas resultó en una solución clarificada, casi sin precipitado.
Después del ajuste del pH a 5.0, la enzima fue inactivada a 95ºC durante 45 minutos.
El líquido fue enfriado y degustado dando un sabor muy amargo. El pH fue ajustado a 6,0 y 3 unidades de endoproteasa específica para la prolina de A. niger fueron adicionados a 25 ml de este hidrolizado de caseinato. Una unidad de actividad de la endoproteasa específica para la prolina de A. Niger es definida como la cantidad de enzima requerida para liberar 1 \mumol de pNA por minuto de N-carbobenzoxi-glicina-pralina-p NitroAnilida (z-Gly-Pro-pNA(Bachem, Suiza) a pH 5 y 37ºC. La liberación de pNA es medida por absorción óptica a 410 nm. Después de la incubación a 50ºC durante toda la noche, el pH fue nuevamente ajustado a 5,0 y fue llevado a cabo otro paso de inactivación de la enzima (30 minutos a 90ºC). Después del enfriamiento a temperatura ambiente, el hidrolizado de caseinato fue completamente disuelto y claro.
El sabor demostró la ausencia de cualquier amargura.
La HPLC usando un espectrómetro de masa de trampa de iones (Themoquest, Breda, Holanda) acoplado a una bomba P4000 (Themoquest, Breda, Holanda) fue usado para caracterizar una distribución de peso molecular de los péptidos de caseína como los producidos por la incubación de la enzima. Los péptidos formados fueron separados usando una columna PEPMAP C18 300A (MIC15-03-C18-PM, LC Packings, Amsterdam, Holanda) en combinación con un gradiente de 0.1% de ácido fórmico en agua Milli Q (Millipore, Bedford, MA, USA; Solución A) y 0.1% de ácido fórmico en acetonitrilo (Solución B) para elusión. El gradiente comenzó a 100% de la solución A y aumentó hasta 70% de la solución B en 45 minutos y fue mantenida en la última proporción durante otros 5 minutos. El volumen de inyección de 50 \mul fue usado, el régimen de flujo fue 50 \mul por minuto y la temperatura de la columna fue mantenida a 30ºC. La concentración de proteína de la muestra inyectada fue aprox. 50 \mug/ml. De acuerdo a la información obtenida, la mayoría de los péptidos de caseína tuvieron pesos moleculares que oscilaban desde 300 a 1200 D.
Ejemplo 2
Una bebida similar a la leche no amarga, clara, obtenida mezclando ampliamente el hidrolizado de caseinato con suero de leche dulce no hidrolizado.
A 200 mL de una solución de caseinato de sodio (Miprodan 30 suministrado por MD Foods Viby, Dinamarca), conteniendo 60 gramos por litros, fueron adicionados 300 mg de Thermoase (una metalo endoproteasa estable al calor a partir del Bacillus Thermoproteolyticus Rokko con una actividad de 14 000 PU/ mg producido por Daiwa Kasei, Osaka, Japón). Durante la incubación a pH 6.7 y 75ºC ocurrió la floculación inmediata y la precipitación de la proteína caseinacea. Una incubación adicional durante tres horas bajo condiciones de pH constante resultó en una solución clarificada, casi sin precipitado. El pH de la solución fue ajustado a pH 6.0 y la Thermoase inactivada por calentamiento durante 45 mm a 95ºC. Después del enfriamiento, la solución fue degustada y se encontró muy amarga. Después del ajuste del pH a pH 6.0, 3 unidades de endoproteasa específica para la prolina (medida usando Z-Gly-Pro-pNA a pH 5 y 37ºC) a partir de A. niger fueron adicionadas a 25 ml del hidrolizado. Después de la incubación durante 20 horas a 50ºC, otro ciclo de inactivación de la enzima fue llevado a cabo calentando la solución durante 30 minutos a 90ºC. Después del enfriamiento a temperatura ambiente y del ajuste del valor del pH a 4.0, se encontró que el hidrolizado de caseína era completamente disuelto y claro es decir mostrando una absorción óptica de 0.24 determinada espectro-fotométricamente a 480 nm en una celda de a 1 cm contra agua. El sabor demostró la ausencia de cualquier amargura o mal sabor.
Mezclando esta solución de caseína concentrada dos veces con la misma cantidad de suero de leche dulce doblemente concentrado fresco, el cual había sido liberado de la proteína de caseína contaminante por acidificación a pH 4.0 seguido por centrifugación a baja velocidad, finalmente produjo una bebida similar a la leche no amarga, clara.
Ejemplo 3
Una solución no amarga, clara, de las proteínas del suero de la leche hidrolizada obtenida por hidrólisis del suero de leche dulce.
El suero de leche dulce fue liberado de la proteína caseinacea por acidificación de la solución a pH 4. Después de la centrifugación el sobrenadante claro fue decantado. El pH de la fracción del suero de la leche fue ajustado a pH 6.8. A 200 ml de esta solución 200 mg de Thermoase (una metalo endoproteasa estable al calor a partir del Bacillus Thermoproteolyticus Rokko con una actividad de 14 000 PU/ mg producido por Daiwa Kasei, Osaka, Japón) fueron adicionados. Durante la incubación a pH 6.7 y 75ºC ocurrió una ligera floculación y precipitación de la proteína. Una incubación adicional durante tres horas bajo condiciones de pH constante resultó en una solución clarificada, conteniendo aún algún precipitado. El pH de la solución fue ajustado a pH 5.0 y la Thermoase inactivada por calentamiento durante 45 min a 95ºC. Después del enfriamiento, la solución fue saboreada y se observó que era ligeramente amarga. Después de otro ajuste del pH a pH 6.0, 3 unidades de endoproteasa específica para la prolina (medida usando Z-Gly-Pro-pNA a pH 6 y 37 grados C) de A. niger fueron adicionadas a 25 ml del hidrolizado. Después de la incubación durante 20 horas a 50ºC, otro ciclo de inactivación de la enzima fue llevado a cabo calentando la solución durante 30 minutos a 90ºC. Después del enfriamiento a temperatura ambiente y del ajuste del valor de pH a 4.0, se encontró que la proteína del suero de la leche hidrolizada estaba completamente disuelta y clara es decir mostrando una absorción óptica de 0.35 determinado espectro-fotométricamente a 480 nm en una celda de 1 cm contra agua. El sabor demostró la ausencia de cualquier amargura o mal sabor.
Ejemplo 4
Una solución basada en la proteína de la leche, no amarga, clara, obtenida por hidrólisis de la leche desnatada sin el uso de exoproteasas.
\newpage
A 200 ml de una leche desnatada comercialmente disponible fueron adicionados 300 mg de Thermoase (una metalo endoproteasa estable al calor a partir del Bacillus Thermoproteolyticus Rokko con una actividad de 14 000 PU/ mg producido por Daiwa Kasei, Osaka, Japón). Durante la incubación a pH 6.7 y 75ºC ocurrió la floculación inmediata y la precipitación de la proteína. Una incubación adicional durante tres horas bajo condiciones de pH constante resultó en una solución clarificada, casi sin precipitado. El pH de la solución fue ajustado a pH 5.0 y la Thermoase fue inactivada por calentamiento durante 45 min a 95ºC. Después del enfriamiento, la solución fue saboreada y se observó que era muy amarga. Después de otro ajuste de pH a pH 6.0, fueron adicionadas 3 unidades de endoproteasa específica para la prolina (medida usando Z-Gly-Pro-pNA a pH 5 y 37 grados C) a partir de A. niger a 25 mililitros del hidrolizado. Después de la incubación durante 20 horas a 50ºC, otro ciclo de inactivación de la enzima fue llevado a cabo calentando la solución durante 30 minutos a 90ºC. Después del enfriamiento a temperatura ambiente y del ajuste del valor del pH a 4.0, se encontró que el hidrolizado de caseinato era completamente disuelto y claro es decir mostrando una absorción óptica de menos de 0.900 determinada espectro-fotométricamente a 480 nm en una celda de a 1 cm contra agua. El sabor demostró la ausencia de cualquier amargura o mal sabor.
Ejemplo 5
Un líquido no amargo, estable al ácido, claro, con una composición similar a la leche obtenida mezclando el hidrolizado de caseinato de sodio con varias preparaciones de suero de leche no hidrolizado.
El pH de una solución 6% (en peso) de caseinato de sodio (90% proteína obtenido de DMV International, Holanda) fue ajustado a 8.0 después de lo cual 40 microlitros de Delvolasa (Delvolase®, 560 000 DU por gramo obtenido de DSM Food Specialities, Seclin, Francia) fueron adicionados por gramo de caseína. Luego la mezcla fue incubada a 60 grados C con agitación constante durante otros 150 o 210 minutos a un pH no controlado o mantenido constante en 8.0. Después de la incubación, la reacción de hidrólisis fue detenida disminuyendo el pH a 5.0 usando ácido láctico seguido por un impacto de calor de 10 minutos a 90 grados C. Luego la temperatura fue disminuida a 50 grados C y fue adicionada la endoproteasa específica para la prolina a partir de A. niger (ver WO 02/45523). Por gramo de caseína 250 microlitros de una solución de enzimas conteniendo 8 unidades por mililitro (es decir 2 unidades/gramos de caseinato, medido como se describió en el Ejemplo 1) fueron adicionados e incubados por 240, 480 o 960 minutos. Finalmente un impacto adicional de calor de 10 minutos a 95 grados C fue aplicado después de lo cual las muestras fueron diluidas con agua destilada para alcanzar una concentración de caseinato de 3%, enfriado hasta 14 grados C y luego ofrecidas a un panel de degustación especializado entrenado para cuantificar los malos sabores amargos en los productos lácteos. Después de la degustación, todos los miembros del panel coincidieron que todas las muestras obtenidas a partir de las diferentes incubaciones de la Delvolasa y su subsiguiente incubación por 480 o 960 minutos con la endoproteasa específica para la prolina no eran amargas. Las muestras obtenidas después de la incubación con solo Delvolasa fueron consideradas extremadamente amargas, las muestras obtenidas con Delvolasa y una incubación de 240 minutos con la endoproteasa específica para la prolina fueron calificadas ligeramente amargas.
El grado de hidrólisis usando el método OPA descrito por Nielsen, P.M. y otros (Journal of Food Science, Vol 66 No 5,PP 642-646, 2001) medido después de las incubaciones con Delvolasa fue alrededor de 12%; después de la incubación con la endoproteasa específica para la prolina los valores de DH aumentaron a valores entre 16 y 20%.
Para preparar un producto con una composición la cual es esencialmente la misma que la leche bobina, los diferentes hidrolizados de caseína no amargos, doblemente concentrados (es decir 6 gramos/litros) producidos usando el protocolo antes mencionado fueron mezclados con un volumen igual de proteínas del suero de la leche, no hidrolizado, doblemente concentradas (es decir 1.3 gramos/litros). Primero diferentes soluciones de la proteína del suero de la leche fueron preparadas usando productos comerciales y no comerciales. Entre los diferentes productos del suero de leche degustados, BiPRO (Davisco Foods International), PROXIME 660 o HiPROTAL 875 o DOMOVICTUS 535 (DBI, Holanda) todos produjeron productos suaves al gusto y relativamente claros. El suero de queso fresco produjo un producto amarillento turbio con un fuerte aroma lácteo. Entre las combinaciones hechas con estos diferentes productos del suero y los diferentes hidrolizados de caseína, especialmente la combinación con una versión no pasteurizada (no comercial) de PROXIM 660 probó ser particularmente interesante debido a su sabor atractivo y la pérdida de la turbidez o mal olor.
A pesar del hecho que las mezclas similares a la leche así preparadas fueron casi transparentes, una centrifugación a baja velocidad de 10 minutos a 2000 g o una simple sedimentación durante unas pocas horas seguido de la decantación resultaron en productos completamente claros. Los productos centrifugados típicamente resultaron en una absorción óptica por debajo de 0.90 determinado espectro-fotométricamente a 480 nm en una celda de 1 cm contra agua. Lo más importante los últimos pasos del proceso resultaron en pérdidas de proteína que fueron típicamente menores de 10% de la fracción disuelta. Las soluciones claras así preparadas también permanecieron claras aún con la acidificación a valores de pH tan bajos como 4.0 y 2.8.
Ejemplo 6
Un protocolo de hidrólisis simplificada para convertir la leche desnatada en un producto final claro, suave al gusto y estable al ácido.
Leche desnatada comercialmente disponible (Friesche Vlag, Holanda) con una concentración de 39 gramos/litro de proteínas, 51 gramos/litro de carbohidratos, 0.5 gramos/litro de grasa y un pH final de 6.5 fue equilibrada en un baño de agua a 60 grados C después de lo cual 40 microlitros de Delvolasa (ver Ejemplo 5) fueron adicionados por gramos de caseína (la leche desnatada usada contiene 30 gramos de caseína/litro). La mezcla fue incubada con agitación constante sin ajustes de pH. Después de 150 minutos de incubación, el pH fue disminuido a 5.0 usando ácido láctico y la solución fue dividida en dos porciones. Una porción fue calentada durante 10 minutos a 90 grados C para inactivar la subtilisina mientras que la otra porción fue mantenida a 60 grados C durante 10 minutos adicionales. Entonces ambas porciones fueron transferidas a un baño de agua de 50 grados C y después del equilibrio fue adicionada la endoproteasa específica para la prolina a los dos frascos para alcanzar concentraciones de 250 microlitros de enzima (es decir 2 unidades; ver ejemplo 5) por gramo de caseína presente. Después de un período de incubación adicional de 960 minutos a 50 grados C, ambas porciones fueron sometidas a un impacto con calor de 10 minutos a 95 grados C.
Luego los valores de DH fueron determinados usando el protocolo subrayado en el Ejemplo 5. Después de la incubación de la Delvolasa, el DH fue 20%. Después de la incubación con la endoproteasa específica para la prolina la muestra sometida a un impacto de calor para inactivar la Delvolasa tuvo un valor de DH de 26% mientras que la otra muestra mostró un DH of 30%. La degustación de las dos soluciones finales fue llevada a cabo otra vez a 14 grados C y por el mismo panel entrenado mencionado en el Ejemplo 5. De acuerdo a la conclusión de del panel de degustación, ambas soluciones fueron igualmente no amargas.
Nuevamente, la centrifugación a baja velocidad de las dos preparaciones produjo una solución clara que permaneció clara con la acidificación adicional a pH 4. El análisis del tamaño del péptido fue llevado a cabo por cromatografía en una columna Superdex Peptido HR 1030. La información obtenida mostró que en el material preparado con inactivación de la Delvolasa, la fracción conteniendo los péptidos menores de 1500 Daltons representaron 94% en peso de la proteína presente en la solución mientras que la fracción conteniendo péptidos menores de 5000 Daltons representaron 99% en peso de la proteína presente en la solución. En el material preparado sin inactivación de la Delvolasa, la fracción conteniendo péptidos menores de 1600 Daltons representaron 87% en peso y la fracción conteniendo péptidos menores de 5000 Daltons también 99% en peso de todas las proteínas presentes.
En conclusión los resultados mostrados en el presente Ejemplo demostraron que la leche desnatada así como las caseínas pueden ser efectivamente hidrolizadas a hidrolizados claros, no amargos, usando un protocolo de hidrólisis simplificado. La gran proporción de pequeños péptidos presentes sugiere una alerginicidad fuertemente reducida del hidrolizado de leche desnatada resultante en comparación con la leche desnatada regular.

Claims (17)

  1. \global\parskip0.950000\baselineskip
    1. Una composición que comprende proteína de caseína hidrolizada y proteína del suero de la leche en una proporción de desde 9:1 a 1:1 en peso seco, la cual es un líquido claro a pH 4 cuando está disuelta o presente en agua en una cantidad de 40 g/litro a 10ºC, teniendo una absorción óptica por debajo de 1.00 medida a 480 nanómetros y usando una celda de vidrio de 1 cm contra un sobrenadante de la misma composición a 10ºC y pH 4 que ha sido obtenido después de la centrifugación a 20.000 g durante 20 minutos.
  2. 2. Una composición de acuerdo a la reivindicación 1 donde la fracción de proteína del suero de la leche no es hidrolizada.
  3. 3. Una composición de acuerdo a las reivindicaciones 1 o 2 teniendo una alergenicidad reducida comparada con la composición de la proteína antes de la hidrólisis.
  4. 4. Una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde la fracción del péptido de la proteína hidrolizada que tiene un peso molecular por debajo de 5000 Daltons es más de 95% en peso de la proteína presente en el hidrolizado de proteína y donde la fracción del péptido de la proteína hidrolizada que tiene un peso molecular por debajo de 1500 Daltons es más de 85% en peso de la proteína presente en el hidrolizado de proteína.
  5. 5. Una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde la leche desnatada es usada como fuente de proteína.
  6. 6. Una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 la cual contiene desde 10 a 150 g de proteína total en peso seco por 1000 g de la composición.
  7. 7. Una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 la cual contiene menos de 10% p/p, preferiblemente menos de 5% p/p de agua.
  8. 8. Un comestible, preferiblemente una bebida, que comprende una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
  9. 9. Una bebida de acuerdo a la reivindicación 8, la cual es una bebida para deportistas o una bebida no alcohólica o una bebida saludable.
  10. 10. Un método de producción de una composición que comprende proteína de caseína hidrolizada y proteína del suero de la leche la cual comprende hidrolizar enzimáticamente al menos la proteína de caseína para resultar en una composición que es un líquido claro a pH 4 cuando está disuelta o presente en agua en una cantidad de 40 g/litros a 10ºC teniendo una absorción óptica por debajo de 1.00 medida a 480 nanómetros y usando una celda de vidrio de 1 cm contra un sobrenadante de la misma composición a 10ºC y pH 4 que ha sido obtenido después de la centrifugación a 20,000 g durante 20 minutos, donde la fracción de proteína del suero de la leche y de caseína están presentes en una proporción de desde 9:1 a 1:1 peso seco donde primero una hidrólisis es llevada a cabo por una endoproteasa con un pH óptimo entre 4 y 10 para romper las proteínas en el lado carboxi terminal de los de los residuos de amino ácidos hidrofóbicos, voluminosos y subsiguientemente una hidrólisis mediante una endoproteasa específica para la prolina es llevada a cabo seguida por un paso de inactivación de la enzima.
  11. 11. Un método de acuerdo a la reivindicación 10 donde la fracción del suero de leche y la fracción de caseína son hidrolizadas.
  12. 12. A método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11 donde simultáneamente o subsiguientemente a la hidrólisis con endoproteasa, es adicionada exoproteasa.
  13. 13. A método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 donde la composición es adicionalmente fermentada con una variedad de cultivos microbianos para mejorar el sabor, para mejorar los beneficios a la salud o para aumentar la viscosidad del producto final.
  14. 14. Uso de la composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en alimentos o comestibles.
  15. 15. Uso de acuerdo a la reivindicación 14 en alimentos o comestibles para obtener una alergenicidad reducida o bioactividad aumentada de la proteína en el alimento o comestible comparada con la proteína no hidrolizada.
  16. 16. Uso de acuerdo a la reivindicación 14 en fórmulas infantiles, alimentos dietéticos, fármaco-nutrientes, helados, aderezos, productos fermentados, yogures o productos de cuidado personal.
  17. 17. Uso de una endoproteasa específica para la prolina para hidrolizar la proteína de caseína para producir caseína hidrolizada la cual da un líquido claro a pH 4 cuando está disuelta o presente en agua en una cantidad de 40 g/litros a 10ºC, teniendo una absorción óptica por debajo de 1.00 medida a 480 nanómetros y usando una celda de vidrio de 1 cm contra un sobrenadante de la misma composición a 10ºC y pH 4 que ha sido obtenido después de la centrifugación a 20,000 g durante 20 minutos.
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